Decodificare l'arcobaleno dell'idrogeno: cos'è e perché è utile?
L’idrogeno svolge un ruolo significativo nella decarbonizzazione mentre il mondo si sforza di limitare il riscaldamento globale. Con l’aumento dei riflettori su questa importante fonte di energia pulita, termini coloriti come idrogeno verde, idrogeno blu e idrogeno grigio sono entrati nel lessico sempre più complesso delle parole d’ordine della sostenibilità. Ma cosa significa questo sistema di codifica a colori e perché è utile?
L’idrogeno è stato utilizzato come combustibile per più di due secoli. Sebbene oggi migliaia di veicoli e macchine in tutto il mondo siano alimentati da celle a combustibile a idrogeno, le complessità e i costi della produzione dell’idrogeno ne hanno ostacolato l’adozione su larga scala in passato.
L'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo, ma non si trova naturalmente da solo. L’idrogeno deve essere prodotto separandolo da altri elementi, come l’acqua o i combustibili fossili. Esistono diversi modi per farlo e ciascuno di questi processi utilizza quantità diverse di energia e produce diverse emissioni di gas serra.
Essendo una fonte di energia pulita, è importante differenziare l’idrogeno in base al metodo di produzione utilizzato per comprendere il quadro completo del suo impatto ambientale. Ecco perché è stato creato l’arcobaleno dell’idrogeno.
Perché un arcobaleno?
L’arcobaleno dell’idrogeno è un modo semplice per le persone che non lavorano o non hanno familiarità con il settore dell’energia pulita di comprendere le opzioni attorno a questa entusiasmante soluzione energetica. Vale la pena notare che tutto l'idrogeno è un gas invisibile e incolore. Sfortunatamente, nessun idrogeno è effettivamente rosa, giallo o turchese in un colore visibile.
Invece i colori sono un pratico strumento per classificare e ricordare le tipologie di idrogeno.
I colori – pur non riflettendo le proprietà scientifiche – utilizzati per etichettare i metodi di produzione sono significativi in alcuni casi e arbitrari in altri. L’idrogeno verde, non sorprende, è l’opzione più sostenibile con il minor impatto ambientale. Mentre l’idrogeno turchese prende il nome perché il suo processo di produzione si trova a metà tra il verde e il blu. L’arcobaleno dell’idrogeno continua ad espandersi man mano che vengono introdotti nuovi modi innovativi per produrre idrogeno.
Analizziamo l'intera scala dell'arcobaleno e osserviamo i diversi modi in cui l'idrogeno viene prodotto.
Idrogeno verde
L’idrogeno verde non ha emissioni di carbonio e viene creato utilizzando fonti di energia rinnovabile come quella solare, eolica e idroelettrica per elettrolizzare l’acqua. Gli elettrolizzatori utilizzano una reazione elettrochimica per dividere l’acqua nei suoi componenti idrogeno e ossigeno.
L’idrogeno verde è l’unico idrogeno che non emette emissioni nocive durante la produzione. Sebbene i vantaggi dell’idrogeno verde siano significativi, la sua produzione è più costosa e costituisce una percentuale molto piccola della produzione di idrogeno. Man mano che verranno realizzati nuovi progressi e innovazioni nell’idrogeno verde, i prezzi scenderanno e l’utilizzo aumenterà.
L'idrogeno verde è l'obiettivo principale delle tecnologie degli elettrolizzatori Accelera™ by Cummins. Con la tecnologia alcalina e quella a membrana a scambio protonico (PEM) nel suo portafoglio, gli elettrolizzatori Accelera™ PEM stanno producendo attivamente idrogeno verde a Bécancour, in Canada, con un Sistema da 90 megawatt (MW). e Impianto da 35 MW commissionato.
Idrogeno giallo
Un sottoinsieme di idrogeno verde, l'idrogeno giallo, viene prodotto attraverso l'elettrolisi generata dall'energia solare.
Idrogeno grigio
L’idrogeno grigio viene creato dal gas naturale – tipicamente metano – attraverso un processo chiamato reforming del metano a vapore (SMR). La forma più comune di produzione di idrogeno, l’idrogeno grigio, costituisce il 95% della produzione di idrogeno negli Stati Uniti e ha il costo più basso. I gas serra prodotti nel processo non vengono catturati.
Idrogeno blu
Come l’idrogeno grigio, l’idrogeno blu si basa sul processo convenzionale dell’SMR.
La differenza fondamentale è l’utilizzo della cattura e stoccaggio del carbonio (CSS). I CSS intrappolano l’anidride carbonica derivante dal processo di reforming e la sequestrano nel sottosuolo. Ciò tecnicamente abbassa la soglia per le emissioni, ma le perdite dirette di metano e idrogeno dalle sacche di stoccaggio del carbonio rappresentano una preoccupazione.
L’idrogeno blu è stato definito a basso contenuto di carbonio a causa dei CSS, ma si discute ancora se l’uso di SRM con CSS possa davvero essere considerato un processo “a basso contenuto di carbonio”.
Idrogeno turchese
Uno dei colori più recenti che si uniscono allo spettro dell’idrogeno è l’idrogeno turchese. Collocandosi tra l'idrogeno verde e quello blu, il turchese viene prodotto tramite un processo chiamato pirolisi del metano. Si tratta di un processo ad alta temperatura che converte il metano in gas idrogeno e carbonio solido – come carbone o biomassa – in presenza di un catalizzatore. Non vengono create emissioni di monossido di carbonio o anidride carbonica.
Sebbene l’idrogeno turchese non abbia ancora un impatto dimostrato su larga scala, ha il potenziale come soluzione a basse emissioni se gli scienziati riescono a trovare modi per alimentare il processo termico con energia rinnovabile e utilizzare o immagazzinare correttamente il sottoprodotto del carbonio.
Idrogeno rosa
L’idrogeno rosa sfrutta l’energia nucleare per alimentare l’elettrolisi necessaria per produrlo. Le alte temperature dei reattori nucleari forniscono un ulteriore vantaggio: il calore estremo produce vapore che può essere utilizzato per l’elettrolisi o per il reforming del metano a vapore a base di gas fossile in altre forme di produzione di idrogeno.
Idrogeno marrone e nero
L’idrogeno nero e marrone rappresenta il processo tradizionale per produrre idrogeno: la gassificazione del carbone. Il carbone nero (antracite e carbone bituminoso) rilascia meno CO2 per unità di energia prodotta rispetto alla lignite (lignite), ma ciò non significa che la gassificazione del carbone nero sia auspicabile. È ancora il processo di produzione dell’idrogeno più dannoso per l’ambiente.
Idrogeno bianco
L'idrogeno bianco è un idrogeno geologico naturale che si trova nei depositi sotterranei. Il potenziale di questo idrogeno e il suo impatto sull’estrazione sono oggetto di studio da parte di università, aziende e organizzazioni politiche e di ricerca.
L’idrogeno presente in natura è stato anche chiamato idrogeno “d’oro”, ma l’idrogeno d’oro potrebbe presto finire nella sua stessa categoria. Anche se c’è ancora un dibattito al riguardo, l’idrogeno d’oro è l’estrazione dell’idrogeno dai microbi in fermentazione presenti nei pozzi petroliferi esauriti.
L'impatto dell'arcobaleno
L’idrogeno può fornire una fonte pulita di carburante e calore per le case, i trasporti e l’industria. Ma le sue credenziali ecologiche variano a seconda di come viene prodotto. Anche se in alcuni luoghi l’arcobaleno è stato criticato per aver semplificato eccessivamente le sfumature dei processi produttivi, ha senza dubbio aiutato le persone a conoscere le opzioni e i loro vantaggi e svantaggi. I colori hanno reso facile ricordare questi messaggi potenzialmente complessi, quali sono le opzioni migliori e comprendere meglio una nuova entusiasmante soluzione di energia pulita.
